Question

【題目】碳元素形成的有機(jī)化合物在動(dòng)植物體內(nèi)及人類生存環(huán)境中有著相當(dāng)廣泛的存在，起著非常重要的作用。請(qǐng)結(jié)合下列有關(guān)含碳化合物的研究，完成下列填空。

（1）為了高效利用能源并且減少CO2的排放，可用下列方法把CO2轉(zhuǎn)化成甲醇燃料：

①CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=akJmol1

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=bkJmol1

③CH3OH(g)=CH3OH(l) △H=ckJmol1

④H2O(g)=H2O(l) △H=dkJmol1

則表示CH3OH(l)燃燒熱的熱化學(xué)方程式為___。

（2）用甲醇燃料電池電解處理酸性含鉻廢水(主要含有Cr2O72)，用如圖裝置模擬該過程：

①請(qǐng)完成電解池中Cr2O72轉(zhuǎn)化為Cr3+的離子方程式___。

②當(dāng)甲池中消耗甲醇1.6g時(shí)，乙池中兩電極的質(zhì)量差為___g。

（3）葡萄糖和果糖為同分異構(gòu)體，在一定條件下，C6H12O6（葡萄糖）C6H12O6（果糖） △H﹤0。該反應(yīng)的速率方程式可表示為v(正)=k(正)c(葡)、v(逆)=k(逆)c(果)，k(正)和k(逆)在一定溫度下為常數(shù)，分別稱作正、逆反應(yīng)速率常數(shù)。T1溫度下，k(正)=0.06s1，k(逆)=0.002s1。

①T1溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K1=___。

②該反應(yīng)的活化能Ea(正)___Ea(逆)(填“大于”、“小于”或“等于”）。

③該T2溫度下，從開始反應(yīng)到平衡的過程中，葡糖糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化如圖所示。可以確定溫度T2___T1（填“大于”、“小于”或“等于”）。

（4）H2A為二元弱酸。室溫下配制一系列c(H2A)+c(HA)+c(A2)=0.100molL1的H2A與NaOH的混合溶液。測(cè)得H2A、HA、A2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)c(x)%（c(x)%=×100%）隨pH變化如圖所示。

①當(dāng)c(Na+)=0.100molL1時(shí)，溶液中離子濃度的大小順序?yàn)?/span>___。

②室溫下，若將0.100molL1的H2A與amolL1的NaOH溶液等體積混合，使溶液的pH=7。則H2A的Ka2=___molL1（用a表示）。

Answer 1

【答案】CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-a-c（或-a+1.5b-c+2d) Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O 8.4 30 小于 大于 c(Na+)﹥c(HA-)﹥c(H+)﹥c(A2-)﹥c(OH-)

【解析】

（1）利用蓋斯定律推算出CH3OH(l)燃燒熱的熱化學(xué)方程式；

（2）甲池為甲醇燃料電池，其中M為負(fù)極，N為正極；乙池為電解池，乙池中左邊鐵為陽極，右邊的鐵為陰極，陽極產(chǎn)生的Fe2+還原Cr2O72-，將Cr2O72轉(zhuǎn)化為Cr3+；利用串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等，計(jì)算當(dāng)甲池中消耗甲醇1.6g時(shí)，乙池中兩電極的質(zhì)量差；

（3）①根據(jù)速率方程式，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，v(正)= v(逆)，k(正)c(葡) = k(逆)c(果)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K==，然后根據(jù)k(正)和k(逆)在一定溫度下的數(shù)值，帶入計(jì)算；

②根據(jù)該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故正反應(yīng)的活化能小于逆反應(yīng)的活化能；

③根據(jù)圖像信息，計(jì)算T2溫度下的平衡常數(shù)，然后與T1溫度下的平衡常數(shù)相比，對(duì)應(yīng)放熱反應(yīng)而言，溫度越高平衡常數(shù)越小；

（4）①當(dāng)c(Na+)=0.100molL1時(shí)，H2A與NaOH恰好反應(yīng)生成NaHA，結(jié)合圖中的信息，溶液中離子濃度的大小；

②由電荷守恒可知，c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HA-)+2c(A2-)，由物料守恒可知c(H2A)+c(HA)

+c(A2)=0.050molL1，結(jié)合圖像信息，計(jì)算出c(HA-)、c(A2-)、c(H+)，然后計(jì)算H2A的Ka2=。

（1）利用蓋斯定律：1.5×②-①-③+2×④，得CH3OH(l)燃燒熱的熱化學(xué)方程式：CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=（-a+1.5b-c+2d) kJmol1；

（2）①乙池中左邊鐵為陽極，其電極反應(yīng)式為Fe-2e-= Fe2+，Fe2+還原Cr2O72-，將Cr2O72轉(zhuǎn)化為Cr3+，其反應(yīng)方程式為Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；

②1.6gCH3OH的物質(zhì)的量為=0.05mol，M為負(fù)極，其電極反應(yīng)式為CH3OH-6e-+ H2O= 6H++ CO2↑，n(e-)=6n(CH3OH)=6×0.05mol=0.3mol，串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等，乙池中左邊鐵為陽極，其電極反應(yīng)式為Fe-2e-= Fe2+，故消耗Fe的物質(zhì)的量為0.15mol，乙池中左邊鐵消耗的質(zhì)量為0.15mol×56g/mol=8.4g，右邊的鐵為陰極，電極反應(yīng)式為2 H++2e-= H2↑，即右邊的鐵電極的質(zhì)量不變，所以當(dāng)甲池中消耗甲醇1.6g時(shí)，乙池中兩電極的質(zhì)量差為8.4g；

（3）①根據(jù)速率方程式，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，v(正)= v(逆)，k(正)c(葡) = k(逆)c(果)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

=，T1溫度下，k(正)=0.06s1，k(逆)=0.002s1，故T1溫度下，K==30；

②室溫下，若將0.100molL1的H2A與amolL1的NaOH溶液等體積混合，使溶液的pH=7，c(H+)=10-7 molL1，由電荷守恒可知，c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HA-)+2c(A2-)，因?yàn)槿芤撼手行裕?/span>c(H+)=c(OH-)，c(Na+)= c(HA-)+2c(A2-)=0.5a molL1，由物料守恒可知c(H2A)+c(HA)+c(A2)

=0.050molL1，結(jié)合圖像信息，當(dāng)溶液呈中性時(shí)，c(H2A)比較小，忽略不計(jì)，c(A2)=(0.5a-0.050) molL1，c(HA)=(0.1-0.5a) molL1，室溫下，Ka2== =。